La Terra contiene vaste riserve di un combustibile rinnovabile e privo di carbonio?
Parte 5
Quando parliamo di Idrogeno, lo definiamo tendenzialmente come vettore di energia. E se invece ci stessimo sbagliando?
E se stessiamo ignorando che la Terra contiene vaste riserve di un combustibile rinnovabile e privo di carbonio?
Possiamo definire l’idrogeno come una fonte combustibile di energia?
A queste domande prova a rispondere Eric Hand, autore di un’indagine riportata dalla rivista Science.
Le infiltrazioni di idrogeno potrebbero spiegare le misteriose depressioni spesso chiamate cerchi delle fate. La vegetazione all’interno dei cerchi può talvolta essere soppressa, osserva Isabelle Moretti, geologa dell’Università di Pau e della Regione dell’Adour che ha documentato infiltrazioni di idrogeno dai cerchi delle fate in Brasile, Namibia e Australia. L’autrice ipotizza che ciò possa avere a che fare con i microbi amanti dell’idrogeno che consumano altri nutrienti.
Un cerchio delle fate nel bacino di Sao Francisco, Brasile.
Il principale motore della produzione naturale di idrogeno è ora ritenuto una serie di reazioni ad alta temperatura tra l’acqua e i minerali ricchi di ferro come l’olivina, che dominano il mantello terrestre. Una reazione comune è chiamata serpentinizzazione, perché converte l’olivina in un altro tipo di minerale chiamato serpentinite. Nel processo, il ferro si ossida, catturando atomi di ossigeno dalle molecole d’acqua e rilasciando idrogeno.
Gli scienziati che si immergono con i sommergibili hanno visto da vicino questo processo presso la dorsale vulcanica del Mid-Atlantic Ridge, dove le placche tettoniche si allontanano e le rocce del mantello si sollevano per creare nuove lastre di crosta oceanica. In un sito noto come Lost City (per gli imponenti camini “fumatori bianchi” che sgorgano acqua calda ricca di minerali), i ricercatori hanno misurato elevate quantità di idrogeno che fuoriescono dal fondo del mare. In Islanda, a cavallo della dorsale medio-atlantica, Moretti e i suoi colleghi hanno registrato flussi di idrogeno comparabili in alcune sorgenti calde e pozzi geotermici che costellano il Paese.
Ma la speranza di ottenere idrogeno naturale commerciale è più vicina ai potenziali clienti dei continenti. I ricercatori stanno cercando nei cratoni, gli antichi nuclei dei continenti, dice Owain Jackson, direttore delle esplorazioni di H2Au, un’azienda britannica che si occupa di idrogeno. Al loro interno sono intrappolate bande di roccia ricca di ferro, chiamate cinture di pietra verde, che sono i resti della crosta oceanica che è stata schiacciata tra i cratoni nelle antiche collisioni continentali. Laddove l’olivina e altri minerali sono sepolti abbastanza in profondità da essere più caldi di 200°C, ma ancora esposti all’acqua che permea dalla superficie, possono produrre idrogeno. Jackson, che in passato ha contribuito alla valutazione di blocchi di leasing in una regione del Mali a diverse centinaia di chilometri di distanza da Bourakébougou, ritiene che le cinture di pietra verde nelle profondità del cratone dell’Africa occidentale siano alla base della produzione di idrogeno. “Siamo solo un po’ seccati di aver restituito i blocchi”, dice.
Secondo Prinzhofer, i cratoni contengono una seconda importante fonte di ferro con potenziale di produzione di idrogeno, che risale a una svolta evolutiva avvenuta circa 2,4 miliardi di anni fa. All’epoca, gli oceani erano anossici e saturi di ferro disciolto. Ma poi, in una rivoluzione nota come Grande Evento di Ossidazione, i microbi che vivevano negli oceani hanno sviluppato la capacità di fotosintetizzare. L’ossigeno emesso ha fatto sì che il ferro cadesse come ruggine sul fondo dell’oceano, dove alla fine si è trasformato in pietra. Come le cinture di pietra verde, alcuni di questi depositi sono sopravvissuti nei cratoni e sono oggi noti come formazioni di ferro a bande. Si pensa che contengano circa il 60% delle riserve mondiali di ferro.
In un articolo del 2014, Sherwood Lollar e colleghi hanno considerato la composizione dei cratoni terrestri e hanno scoperto che la serpentinizzazione dovrebbe produrre fino all’80% dell’idrogeno terrestre. Un secondo meccanismo, la radiolisi, potrebbe generare il resto. Quando gli elementi radioattivi presenti nella crosta, come l’uranio e il torio, decadono, emettono particelle alfa, alias nuclei di elio, insieme ad altre radiazioni che possono scindere le molecole d’acqua nel sottosuolo e generare un ulteriore rivolo di idrogeno.
Zgonnik è favorevole a una terza fonte, più profonda: pensa che l’idrogeno primordiale, intrappolato subito dopo la nascita del pianeta nel suo nucleo di ferro, stia penetrando in superficie attraverso migliaia di chilometri di roccia. Le prove sono poche e Zgonnik riconosce che la teoria è controversa. “Va contro molti paradigmi”, dice.
Per Prinzhofer, la questione della provenienza dell’idrogeno naturale è accademica. “Forse ci sbagliamo tutti completamente”, dice. “Non ha importanza per l’industria”. L’industria petrolifera è nata molto prima di capire le origini del petrolio, dice. Allo stesso modo, ciò che conta per l’industria dell’idrogeno naturale è semplicemente se c’è abbastanza materiale da cercare.
All’USGS, Ellis sta lavorando per rispondere a questa domanda. Ritiene che la Terra produca ogni anno ordini di grandezza di idrogeno superiori ai 90 milioni di tonnellate prodotti dall’uomo. Ma non è solo il flusso che conta, ma anche le dimensioni dello stock sotterraneo. “Quanto idrogeno può essere intrappolato nel sottosuolo e quanto possiamo effettivamente cercare?”. chiede Ellis. “È una domanda molto più difficile a cui rispondere”. Lui e la sua collega dell’USGS Sarah Gelman hanno fatto un tentativo utilizzando un semplice modello “a scatola” preso in prestito dall’industria petrolifera. Il modello tiene conto di trappole impermeabili di roccia di vario tipo, dell’effetto distruttivo dei microbi e dell’ipotesi, basata sull’esperienza dell’industria petrolifera, che solo il 10% degli accumuli di idrogeno possa essere sfruttato economicamente. Secondo Ellis, il modello fornisce una serie di numeri che si aggirano intorno ai mille miliardi di tonnellate di idrogeno. Questo soddisferebbe la domanda mondiale per migliaia di anni, anche se la transizione energetica verde dovesse innescare un’impennata nell’uso dell’idrogeno.